Wundheilung: System zur Selbstregulierung ahmt menschliche Thermozeption nach

Forschende aus China haben ein Patch entwickelt, das die Temperaturregulierung der Haut simuliert. Das Patch könnte den Heilungsprozess von Hautverletzungen unterstützen, indem es eine dynamische und kontrollierbare Wärmeregulierung ermöglicht.

Hautverletzungen sind im täglichen Leben unvermeidlich und können die inhärenten Funktionen zur Temperaturerfassung und -regulierung stark beeinträchtigen. So können beispielsweise Hautverbrennungen zu einem Verlust des thermischen Feedbacks führen, was zusätzliche Nebenwirkungen und Schmerzen zur Folge hat.

Die Verwendung flexibler Fasermaterialien zur Rekonstruktion der Funktionalität geschädigter Haut birgt ein erhebliches Potenzial in den Bereichen biomimetische Robotik und Gewebereparatur, insbesondere bei der Wiederherstellung der Fähigkeit der Haut zur Temperaturwahrnehmung und adaptiven Regulierung, was die Lebensqualität von Personen mit Hautverletzungen erheblich verbessern könnte. Obwohl für biomimetische Anwendungen elektronische Haut entwickelt wurde, die das Temperaturempfinden simuliert, fehlt es meist an einer Möglichkeit der Selbstregulation.

Um dies zu ändern, hat ein Forscherteam unter der Leitung von Zhu Meifang an der Donghua-Universität in China ein Patch entwickelt, das die Temperaturregulierung der Haut simuliert und so einen besser steuerbaren dynamischen Heilungsprozess ermöglicht. Zhus Entwurf sieht ein interaktives biomimetisches elektronisches System zur Wärmeregulierung durch einen von der Hauttemperatur abhängigen Rückkopplungsprozess vor. Dies wird durch die Koordinierung eines externen Rückkopplungskreises mit einem internen Schutzkreis erreicht, die zusammen die Interaktion zwischen der thermischen Steuereinheit und einem Thermistor regeln.

Unter Berücksichtigung der Zwänge der industriellen Produktionskosten wählte das Team laserinduziertes Graphen (LIG), das für seine geordnete Textur und ungeordnete poröse Struktur bekannt ist, als Material für die Temperaturkontrolleinheit. Als Hauptkomponente für den Thermistor mit positiven Temperaturkoeffizienten (PTC) wurde ein Acryl-Copolymer gewählt, das in Tests eine gute Reproduzierbarkeit gezeigt hat.

Beschädigter Haut fehlt es oft an der notwendigen Temperaturregulierung, was den Wundheilungsprozess behindern kann. Daher entschied sich das Team von Zhu, diese flexible Vorrichtung zur Wärmewahrnehmung und -regulierung zu nutzen, um die Wundheilung zu unterstützen. Vergleichende Studien mit kommerziellen Konzernen haben gezeigt, dass die Verwendung weicher elektronischer Materialien mit niedrigem Elastizitätsmodul in direktem Kontakt mit biologischem Gewebe unerwünschte Reaktionen deutlich minimieren kann.